中国粉体网讯 随着电子芯片性能的提升和尺寸的微型化，呈现出越来越高的热流密度。为保证芯片可靠性和稳定性工作，发展新型高效的散热技术成为迫切需求。
均热板：用相变均匀分散热量
均热板是一种利用相变工质在封闭腔室中相变传热的高效换热元件，由密封的管壳、多孔吸液芯和工质三部分构成。液态工质在蒸发端吸热蒸发，然后以气态的形式在空腔内输运到冷凝端，并放热冷凝，冷凝的液态工质在毛细力的驱动下，经过多孔吸液芯被重新输运到蒸发端。如此循环，均热板便可在没有外部动力驱动的情况下独立运行，从而完成热量的高效传导。
均热板的工作原理
在均热板制造过程中，壳体材料、吸液芯类型以及工质的选择很重要。
壳体材料的选择主要考虑壳体材料与工质的相容性、壳体导热性及浸润性等。铜、铝、不锈钢、钛合金等金属是最常见的外壳材料，铜具有良好的延展性、相对更强的导热能力等，被广泛用于工业电子设备散热；铝由于重量优势，在空间应用中成为首选；另外，随着柔性电子器件的高速发展，对柔性均热板的需求进一步加大，聚合物也成为均热板壳体材料的研究热点。
均热板依靠内部的吸液芯结构提供凝结液回流的动力，该结构影响着临界热流和热性能。常见的吸液芯结构主要有3种：槽道、烧结粉末和烧结铜丝网。槽道通过蚀刻或铣削形成槽道结构；烧结粉末通过将特定粒径的金属粉末放于真空炉中进行烧结而成；烧结铜丝网毛细芯则是通过在特定的真空度、压力和温度条件下，将一层或多层铜丝网进行烧结。
工质是均热板相变传热的主要载体，在满足工质与管壳材料、吸液芯相容的同时，还须综合考虑工质的热稳定性、工作温度下的饱和蒸汽压、导热系数、熔点、沸点、润湿性、经济性、毒性和环境污染性等其它综合性能。常用的工质材料有水、甲醇、乙醇、丙酮以及纳米流体等。
均热板能够高效均匀地分布热量，避免局部过热，提升整体散热效率。其紧凑设计使得均热板特别适合空间受限的设备，如笔记本电脑、小型机箱需要使用的轻薄显卡、智能手机等，且均热板没有机械运动部件，减少了故障风险和噪音问题。
液冷板：靠循环将热量带走
液冷技术通过液体工质将热量高效地从芯片带走，再与环境进行换热，最终将芯片产热排至环境中。
冷板式液冷包括常规贴装冷板和芯片直接贴装冷板。常规贴装冷板中，芯片产热通过芯片内部、热界面材料（TIM）、芯片盖板、TIM的多层导热热阻传递给冷板，最终将热量排至液冷工质中；芯片直接贴装冷板去除了芯片封装壳体，从而减少一层TIM热阻与芯片盖板热阻；更进一步地，通过在芯片表面、内部引入液冷，不仅能完全消除TIM热阻，还能在靠近芯片内的热源PN结区域实现对热点的高效冷却。
液冷板与芯片结构
冷板流道通常为微通道结构，散热效果取决于流道结构、冷却工质以及微通道基材的导热能力。传统冷板多采用铜、铝等金属材料，虽具备一定导热优势，但在当下对更高散热效率和轻量化的追求中，逐渐显露出局限性，新型高性能复合材料，例如碳化硅复合材料、金刚石复合材料应运而生。
液冷系统的散热性能优异，通常适合高性能计算和游戏设备，但系统复杂，成本较高，维护也较为繁琐。
均热板+液冷板：协同实现高效控温
还有一种复合方案，将均热板和微通道液冷板组合起来，均热板能快速从核心热源扩散冷凝面大面积换热，避免“热点”导致的性能降频或损坏，液冷系统通过循环冷却液维持稳定温度，配合均热板的均热能力，确保设备表面温度梯度极小，提升器件可靠性。
复合微通道液冷板工作原理图
复合微通道液冷板结构可通过焊接和一体化工艺加工成型。焊接：分别加工好均热板和微通道冷板，使用钎焊焊接均热板冷凝面与微通道冷板底板，最后进行均热板工质充注。一体化工艺：首先加工好均热板蒸发板和冷凝板，将冷凝板作为液冷板基板并在其背面直接加工铲翅，然后使用扩散焊或激光焊完成均热板焊接，之后使用钎焊工艺与液冷板盖板连接。
小结
均热板冷却和液冷技术都能有效应对高热设计功耗（TDP）负载，但它们各自擅长的工况有所不同。对于结构紧凑、性能可靠且维护成本低的散热需求，可以选择均热板；对于高TDP、超频或多芯片系统等需要最大散热能力的场合，可以选择液冷散热。而均热板与液冷的结合，为高功率密度电子设备迈向“超高性能”提供了关键路径。
参考来源：
[1]郝剑等：均热板的研究现状及应用前景
[2]杜绍桐等：高热流密度均温板强化散热技术综述
[3]李维平等：液冷系统中均热板气液相变的热质传输模拟
[4]邹启凡等：高功率大面积AI芯片液冷技术进展
[5]刘帆等：均温板复合微通道液冷板的设计与性能研究
[6]麦麦网液冷产业链
（中国粉体网编辑整理/石语）
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